核电站怎么发电(核电站一年用多少燃料)

在碳达峰和碳中和的“双碳”政策下,各国都纷纷开始寻找,能够替代化石燃料的清洁能源。

可一连数载的研究和适配后,人们发现大多数新兴能源,都或多或少地存在一些问题,并不能替代化石能源,唯有电能才勉强具有这个实力。

由此,核能发电凭借着其优越的低排性和清洁性,成为了一众大国追捧的新发电模式。

核能形式:核裂变和核聚变

但值得一提的是,目前核能发电的性质,与火力发电的性质有些相似。

首先,两者发电的载体都是一个大型电站和一个燃料炉,即核电站和火电站,以及核燃料炉和煤燃料炉。

另外,两者也都是通过燃烧燃料,从而产生热能让水变成水蒸气,并让水蒸气推动发电机涡轮,达成发电的结果。

简单来说,就是核电站与火电站一样,都是通过烧开水,来进行发电,这也是两者发电原理的相同性。

不过,两者也仅仅只是发电原理相似,其发电的过程以及消耗,却是天差地别。

因为,核电站的燃料是核能,也就是依靠核反应堆来产生热能,用科学的话语表述,就是用铀制成的核燃料,在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能。

这种核能转换热能的模式,使得核电站不必担心碳排放问题,因为,它并不像火电站一样,需要燃烧煤炭来产生热能。

然而,核能裂变发电,虽然听起来已是先进无比,但其实在它之上,还有着一个存在于传说中的运用模式,那就是核聚变。

正如前文所言,目前所有核能发电站的核反应堆,采用的都是核裂变式反应。

裂变发电的本质,就是利用中子撞击铀原子,让铀原子释放出中子,进而又撞击其他原子,从而形成一套连锁反应,由此释放出巨大的能量。

而核聚变则与之相反,它是通过将质量较小的原子,聚合成更重的原子,在原子核发生改变的同时,随机释放出巨量能量。

如此听来,大家可能会认为,两种核能的运用,仅仅只是形式相反,人类若能做到核裂变,自然也能实现核聚变。

然而,事实并非如此,核聚变的实现难度是核裂变的数十倍,乃至数百倍。

因为,实现核裂变的前提,是适当的压力,这对于大多数大国而言,都是可以做到的,可核聚变的前提,却是超高温和超高压。

至于这个“超高压”和“超高温”,到底需要有多“高”,简单来说,就是要像太阳那般。

毕竟,太阳之所以能够有如此能量,其原因就在它一直在进行着核聚变反应,所以,人类要想完成核聚变,其本质就是创造一个“人造太阳”,简直就是“难于上青天”的最好体现。

中国核能的突破:核聚变发电

不过,“难于上青天”表达的,终究是“有难度”,而非“不可实现”。

在2022年9月时,我国《*》就爆出了一条惊天消息:

“中国顶级科学家称核聚变发电距离我们只有6年的时间了”

据了解,这位“顶尖科学家”名叫彭先觉,是我国工程院院士,也是新型氢弹武器的主要设计者之一。

值得一提的是,氢弹就正好是核聚变武器的典范,从这一点来看,彭先觉院士,在核聚变领域是有着相当的话语权的,这从侧面确定了报道的权威性。

另外,彭先觉院士在报道中还透露,中国政府已批准建设世界上最大的脉冲驱动器,计划在2028利用核聚变能并网发电。

这意味着,先前提到的“6年”,并不是指核聚变发电的诞生,而是指代核聚变发电的落地实施,这对于我国发电行业,无疑是一次世纪性的革新。

不过,按照目前公布的一些基础材料来看,本次行将建成的核聚变发电站,并非完全运用核聚变来进行发电。

通俗来说,就是该核电站的发电,是由核聚变与核裂变相互组成的,电站将通过一个名为Z-FFR的混合聚变堆,来实现这一壮举。

而这个混合聚变堆的反应模式,也是极为有意思的,即先让核燃料进行可控的小型聚变,待中子能量聚变提高后,又让它们开始裂变。

如此“一聚一裂”中,不仅让核电站得到了发电能源,还提高了核能的运用率。

而且,整个链式反应的源头是核聚变,这使得如果混合聚变堆进入失控,那只要切断聚变的高压和高温,就能让整个混合反应走向终止,而非核裂变那般无限放射。

核能混合发电:虽技术欠缺,但意义非凡

然而,面对这种所谓的混合反应堆,可能有人会问:为什么不全部采用核聚变的方式呢?

面对这个问题,彭先觉院士的回答也很明确,目前的点火技术,仍无法支持100%的核聚变。

前文有提到,核聚变需要超高压和超高温,而且若需要持续的反应,那这种“双超”的状态,就要一直保持下去。

这时候,就需要一个相应的点火装置,就如同汽车发动机里的火花塞一样,需要时时刻刻支撑整个反应过程。

可目前世界范围内,点火装置就仅有两种:激光点火和磁约束等离子体核聚变。

激光点火的原理和汽车火花塞相似,就是通过高频脉冲的极光输出来点燃核聚变燃料小球,但既然是高频脉冲,那就需要极高的电容支撑,可眼下并没有这么大的电容器,进而使得激光点火根本无法实现。

而磁约束等离子体核聚变,则是利用磁场来对核聚变进行调控,这听起来很简单,也确实取得了相应的研究成果,但若说到实际运用,那仍是“遥遥无期”的。

所以,混合核能发电,由此成为了目前人类的顶尖水平,至少在这其中,还有着5%的核聚变反应。

虽说占比是小了些,但却是人类在核聚变发电上,迈出的第一步,也是极有意义的一步。

因为,仅仅是这5%的核聚变,已经让人们看到了核聚变发电的潜力,尤其是这种“一聚一裂”的模式,可谓是核能效用的飞跃。

另外,核聚变的进一步发展,甚至还可能让核能发电逐步摆脱“烧开水”的命运。

正如前文所讲,核聚变一旦完成落地,那就是一个活脱脱的人造太阳,届时,人类已然可以用太阳能板来进行发电,这使得核聚变能够运用到太空飞船上,为飞船提供源源不断的能源。

同时,核聚变(人造太阳)一旦运用于太空,甚至还能让人类,在宇宙空间中建立类似地球的生态圈,开启一场浩浩荡荡的宇宙殖民时代。

而令人振奋的是,这一切宛如科幻片式的科技,如今中国人已代替地球,迈出了第一步,这是属于中国的自豪。

参考资料

《中国工程物理研究院院士彭先觉:谈谈核聚变能》--------黔讯网

《彭先觉院士:核聚变也难以成为取之不尽、用之不竭的能源》-------核电文摘

《可控核聚变:“无限的能源”梦想》---------*

《彭先觉:造千年能源 燃人类之光》---------每日资讯周

《科学汇|中国“人造太阳”运行时间首次突破1000秒!可控核聚变有多重要?》--------*

文章仅供参考不保证准确性,如果情况严重请咨询专业人士。
版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容,请联系站长举报,一经查实,本站将立刻删除。转载请注明出处:http://www.linie6.com/jszwz/167356619286507.html